Бурение наклонных скважин

Бурение наклонных скважин — это проходка с отклонением ствола от вертикали по заранее заданному направлению. Наклонной скважину считают, когда отклонение превышает условный порог: при колонковом (геологоразведочном) бурении это отклонение более примерно 2°, при глубоком бурении — более примерно 6°. Меньшие отклонения считаются неизбежной погрешностью вертикальной проходки.

Главное отличие от обычной скважины — траектория задаётся проектом и управляется в процессе. Верхний интервал ствола обычно делают вертикальным, а затем уводят в нужном направлении под расчётным углом. Цель — попасть забоем в заданную точку, до которой прямая вертикаль не достаёт.

Траекторию наклонной скважины описывают двумя параметрами, и понимание их — ключ ко всей теме.

Зенитный угол

Угол между осью скважины и вертикалью. 0° — строго вниз, 90° — горизонтально. Чем больше зенитный угол, тем «положе» идёт ствол. Именно набором зенитного угла скважину уводят в сторону.

Азимут

Направление отклонения по сторонам света (в горизонтальной плоскости). Азимут задаёт, в какую именно сторону уходит ствол. Важная тонкость: при бурении в азимуте, близком к направлению на восток или запад, и больших зенитных углах (свыше ~60°) растёт погрешность определения азимута магнитными датчиками — это учитывают при проводке.

Набор и стабилизация кривизны

Траекторию формируют участками: набор угла (увеличение зенитного угла), стабилизация (движение под постоянным углом) и при необходимости спад. В современных системах в скользящем режиме поворотом колонны задают азимут, а изгибом управляемого переходника — зенитный угол.

Профиль — это форма ствола в вертикальной плоскости. Его выбирают под цель проходки и геологию.

• Тангенциальный (наклонно-прямолинейный). Вертикальный участок, затем набор угла и далее прямой наклонный ствол под постоянным зенитным углом. Простой и распространённый.
• S-образный. Набор угла, наклонный участок, затем спад угла к вертикали у забоя. Применяют, когда забой нужно вывести ближе к вертикали.
• J-образный (с выходом на горизонт). Плавный набор до большого зенитного угла вплоть до горизонтали — переход к горизонтальному стволу по пласту.

Выбор профиля — это всегда компромисс между длиной ствола, сложностью проводки и нагрузками на колонну.

Чтобы вести ствол по траектории, нужна оснастка для отклонения и контроля положения.

Отклоняющие компоновки

Управляемый забойный двигатель с изогнутым переходником (кривым переводником) задаёт набор угла. В скользящем режиме колонну не вращают, и изгиб «ведёт» долото в нужную сторону; при вращении ствол идёт прямее.

Телеметрия и инклинометрия

Системы измерения в процессе бурения передают на поверхность зенитный угол и азимут забоя. Без постоянного контроля положения провести ствол по проекту невозможно — это аналог локатора в ГНБ, но для больших глубин.

Бурильная колонна и долото

Подбираются под профиль и нагрузки: при больших зенитных углах растёт трение колонны о стенки, что учитывают в компоновке.

Наклонную проходку выбирают, когда вертикаль не решает задачу.

• Геофизические и геологоразведочные скважины — проходка под заданным углом для исследований и отбора керна по простиранию пластов.
• Доступ к точке под препятствием — когда забой нужно вывести под здание, водоём или охранную зону, а устье разместить в стороне.
• Кустовое бурение — несколько стволов с одной площадки расходятся к разным целям (типично в добыче).
• Обход осложнений — увод ствола в сторону от зоны обвалов, потерь циркуляции или аварийного участка.

Для частного водоснабжения наклонное бурение почти не нужно — там бурят вертикально. Но если на участке требуется бестраншейно завести коммуникации под препятствием, применяют родственное ГНБ. Подобрать технологию и пробурить скважину поможет бурение скважин под ключ с выездом и расчётом.